Efekt kwantowy w energetyce. Przyszłość bez baterii?
Naukowcy odkryli sposób na wykorzystanie nieliniowego efektu Halla do zasilania urządzeń energią z otoczenia. Ten przełomowy efekt kwantowy może wkrótce wyeliminować tradycyjne akumulatory z sensorów i technologii ubieralnych.
Współczesny biznes technologiczny ogranicza niska gęstość energii w ogniwach chemicznych. Miniaturyzacja elektroniki postępuje szybciej niż ewolucja baterii. Rozwiązanie tego problemu przynieśli badacze z Queensland University of Technology (QUT). Wykazali oni, że odpowiednio zaprojektowane materiały topologiczne pozwalają na wydajne odzyskiwanie energii z szerokiego spektrum fal elektromagnetycznych. Kluczem do sukcesu okazał się specyficzny efekt kwantowy, który działa stabilnie nawet w temperaturze pokojowej.
Przełom w konwersji energii bez diod
Tradycyjne systemy zasilania wymagają prostowników, aby zamienić prąd zmienny (AC) na stały (DC). Elementy te zajmują miejsce i generują straty mocy. Nowe badania nad nieliniowym efektem Halla (NLHE) udowadniają, że proces ten może zachodzić bezpośrednio w strukturze materiału.
Zjawisko to generuje napięcie prostopadłe do przyłożonego prądu zmiennego bez udziału pola magnetycznego. W praktyce oznacza to, że chipy mogą pobierać energię z sygnałów radiowych (w tym Wi-Fi czy Bluetooth) i natychmiast zamieniać ją na prąd. Ten efekt kwantowy drastycznie upraszcza architekturę urządzeń typu IoT.
Stabilność w temperaturze pokojowej
Największym wyzwaniem fizyki kwantowej była dotychczas konieczność pracy w skrajnie niskich temperaturach. Zespół profesora Qi udowodnił jednak, że NLHE pozostaje stabilny w warunkach codziennych. Podczas testów naukowcy zauważyli, że w niskich temperaturach dominują mikroskopijne niedoskonałości materiału. Z kolei w temperaturze pokojowej kluczową rolę przejmują wibracje sieci krystalicznej, czyli fonony. Co istotne, zmiana temperatury pozwala precyzyjnie kontrolować kierunek generowanego napięcia. Taka charakterystyka pozwala budować inteligentne czujniki, które samodzielnie optymalizują wydajność energetyczną zależnie od warunków panujących w otoczeniu.
Zastosowania strategiczne dla przemysłu
Wykorzystanie materiałów topologicznych to realna strategia optymalizacji kosztów w nowoczesnym przemyśle. Eliminacja baterii z milionów rozproszonych czujników oznacza ogromne oszczędności w logistyce oraz serwisowaniu infrastruktury. Technologia ta znajdzie zastosowanie przede wszystkim w sektorze medycznym przy zasilaniu urządzeń typu wearables. Skorzystają z niej również firmy monitorujące infrastrukturę krytyczną za pomocą autonomicznych sensorów. Dodatkowo komponenty o niemal zerowym poborze mocy z sieci staną się fundamentem dla ultraszybkich systemów łączności 6G.
Elektronika która zasila się sama
Odkrycie naukowców z QUT to sygnał, że zbliżamy się do końca ery uciążliwego ładowania urządzeń. Ten specyficzny efekt kwantowy sprawia, że energia potrzebna do działania elektroniki dosłownie wisi w powietrzu. Zamiast szukać gniazdka, nasze smartwatche czy domowe czujniki będą po prostu wyłapywać sygnały radiowe, które i tak nas otaczają. To ogromna zmiana nie tylko dla wielkich fabryk, ale dla każdego z nas. Rezygnacja z klasycznych baterii to nie tylko wygoda, ale też wielki krok w stronę ekologii. Dzięki fizyce kwantowej nasze codzienne gadżety staną się trwalsze, lżejsze i całkowicie samowystarczalne.
Przeczytaj także: Roboty humanoidalne i wielka iluzja ich autonomii
Opracowanie na podstawie: phys.org
Last Updated on 26 lutego, 2026 by Karolina Bandulet